KR20110020700A - 충돌위험도에 기초한 충돌방지 시스템 - Google Patents

충돌위험도에 기초한 충돌방지 시스템 Download PDF

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Abstract

충돌위험도에 기초한 충돌방지 시스템이 개시된다. 충돌방지 시스템은 차량 속도와 도로의 노면 상태를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부 및 상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌위험도 산출부를 포함할 수 있다. 충돌방지 시스템에 의하면, 차량의 최단정지거리를 정확하게 산출할 수 있고, 충돌위험도에 따라 차량 외부 또는 내부에 경보하고 외부 에어백을 전개하여 보행자를 보호할 수 있다.
보행자. 충돌 방지, 최단정지거리, 충돌위험도, 외부 에어백, 경보, 차량

Description

충돌위험도에 기초한 충돌방지 시스템 {SYSTEM AND METHOD FOR PREVENTION COLLISION BASED DANGER DEGREE OF COLLISION}
발명이 속하는 기술분야는 차량간 충돌방지, 보행자 충돌방지, 충돌 위험도 및충돌 위험 경보, 보행자 보호용 외부 에어백 등을 포함하는 종합 안전 및 편의 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부의 전기통신서비스 공공안전기술 표준개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2009-P1-40-09K20, 과제명: 전기통신서비스 공공안전기술 표준개발].
종래에 보행자 보호를 위한 차량용 외부 에어백은 먼저 1차 충격 후 2차 충격 완화를 목적으로 한다. 이러한 차량용 외부 에어백은 보행자가 1차 충격을 그대로 받아야 하는 문제점이 있으며, 위급한 시기에 차량으로부터 적절한 경고음을 받지 못하고 사고가 발생하였다. 또한, 비가 오거나, 눈이 오는 날씨인 경우, 도로 표면의 마찰 계수가 수시로 바뀌는데, 상기 차량용 외부 에어백은 도로 표면의 상태를 적절히 반영하지 못하는 문제점이 있었다.
따라서, 보행자를 충돌하기 전에 먼저 보행자의 위치를 감지하여 1차 충돌을 방지하고, 날씨가 변경에 따른 도로 상태를 정확히 반영하며, 자동 정속 주행의 기능을 통합시키는 기술이 요구된다. 그리고, 장애물과의 충돌 위험을 미리 감지하여 차량의 외부 또는 내부에 알리고, 충돌이 발생하기 직전에 보행자를 보호할 장치가 마련될 필요가 있다.
본 발명은 차량 속도계뿐만 아니라 브레이크 시스템, 가속시스템, 강우/강설 센서 시스템을 통해 수집한 데이터를 종합적으로 고려하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 충돌방지 시스템을 제공한다.
본 발명은 최단정지거리에 따른 차량과 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌위험도에 따라 운전자 또는 보행자에게 경보하는 충돌방지 시스템을 제공한다.
본 발명은 최단정지거리에 따른 차량과 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌위험도에 따라 차량의 속도를 줄이거나 자동으로 정지시키는 충돌방지 시스템을 제공한다.
본 발명은 차량과 보행자 간의 충돌을 피할 수 없는 경우, 외부 에어백을 전개시키는 충돌방지 시스템을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 충돌방지 시스템은 차량 속도와 도로의 노면 상태를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부 및 상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌위험도 산출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 최단정지거리 산출부는 상기 차량이 감속하는 경우, 운전자가 브레이크를 밟는 압력을 브레이크 시스템을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 감속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출하고, 상기 차량이 가속하는 경우, 운전자가 가속 폐달을 밟는 압력을 가속 시스템을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 가속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 충돌방지 시스템은 브레이크 시스템, 가속 시스템 및 차량 속도계를 통해 수신한 데이터를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부; 및 상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌 위험도를 산출하고, 상기 충돌 위험도를 고려하여 경보 시스템을 통해 경보하거나 또는 외부 에어백 시스템을 작동시키는 충돌위험도 산출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 충돌방지 시스템은 운전자가 브레이크를 밟는 압력을 측정하는 브레이크 시스템; 상기 운전자가 가속 폐달을 밟는 압력을 측정하는 가속 시스템; 및 상기 브레이크를 밟는 압력에 따라 감속한 속도, 상기 가속 폐달을 밟는 압력에 따라 가속한 속도 및 차량의 이동거리를 측정하는 차량 속도계로부터 수신한 데이터를 이용하여 상기 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부 및 상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌위험도 산출부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 충돌방지 시스템은 차량 속도와 도로의 노면 상태를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부 및 상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌위험도 산출부를 포함하고, 상기 충돌위험도 산출부는, 차량 속도계를 통한 차량의 현재 속도와 초음파 센서 시스템, 적외선 카메라 기반 시스템, RADER 기반 시스템 또는 LADER 기반 시 스템 중 적어도 하나로부터 수집한 장애물의 상대 속도, 이동 방향 또는 상기 장애물과의 거리를 이용하여 충돌위험도를 산출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 충돌방지 시스템은 차량 속도와 도로의 노면 상태를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부 및 상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌위험도 산출부를 포함하고, 상기 충돌위험도 산출부는, 상기 산출한 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 경보 시스템을 통해 운전자 또는 장애물에게 경보하거나 또는 생체인식 시스템을 통해 장애물과 충돌 직전에 장애물을 인식하여 장애물용 외부 에어백 시스템을 작동시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 차량 속도계뿐만 아니라 브레이크 시스템, 가속시스템, 강우/강설 센서 시스템을 통해 수집한 데이터를 종합적으로 고려하여 차량의 최단정지거리를 산출함으로써, 최단정지거리의 정확도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 최단정지거리에 따른 차량과 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌위험도에 따라 운전자 또는 보행자에게 경보함으로써 충돌로 인한 사고를 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 최단정지거리에 따른 차량과 장애물과의 충돌위험도를 계산하고, 충돌위험도에 따라 차량의 속도를 줄이거나 자동으로 정지시킴으로써 충돌을 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 충돌위험도에 따라 차량의 속도를 줄이거나 차량을 정지시켜도, 자동정속주행 시스템을 통해 초기에 설정한 속도로 주행할 수 있도록 자동으로 가속할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 차량과 보행자 간의 충돌을 피할 수 없는 경우, 외부 에어백을 전개시킴으로써 보행자의 1차 상해 및 2차 상해를 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 충돌방지 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참고하면, 충돌방지 시스템(100)은 최단정지거리 산출부(101) 및 충돌위험도 산출부(102)를 포함할 수 있다.
최단정지거리 산출부(101)는 차량 속도와 도로의 노면 상태를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출할 수 있다. 여기서, 최단정지거리는 차량이 주행하고 있는 상황(도로상태, 도로면 상태, 브레이크)에서 가장 신속하게 정지하는 데 필요한 거리를 의미할 수 있다.
일례로, 차량이 감속하는 경우, 최단정지거리 산출부(101)는 운전자가 브레이크를 밟는 압력을 브레이크 시스템(103)을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 감속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계(106)를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출할 수 있다. 반대로, 차량이 가속하는 경우, 최단정지거리 산출부(101)는 운전자가 가속 폐달을 밟는 압력을 가속 시스템(104)을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 가속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계(106)를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출할 수 있다.
그리고, 최단정지거리 산출부(101)는 최단정지거리를 산출할 때의 날씨가 강우 또는 강설인 경우, 강우/강설 센서 시스템(105)을 통해 측정한 강우량 또는 강설량을 고려하여 최단정지거리를 수정할 수 있다. 즉, 강우량 또는 강설량을 통해 도로면 상태를 직접 반영할 수 있어 최단정지거리의 정확도가 향상될 수 있다.
이 때. 브레이크 시스템(103), 가속 시스템(104)이 존재하지 않고, 강우/강설 센싱 시스템(105)만 존재하는 경우, 최단정지거리 산출부(101)는 차량 속도계(106)의 출력인 차량의 현재 속도와 강우/강설 센서 시스템(105)을 통해 측정한 강우량 또는 강설량을 이용하여 최단정지거리를 산출할 수 있다. 그리고, 브레이크 시스템(103), 가속 시스템(104) 및 강우/강설 센싱 시스템(105)가 존재하지 않는 경우, 최단정지거리 산출부(101)는 차량 속도계(106)의 출력인 차량의 현재 속도와 현재 속도에 따른 미리 정의된 최단정지거리를 이용하여 최단정지거리를 산출할 수 있다.
차량이 운행중일 때, 차량의 가속도는 하기 수학식 1을 통해 결정될 수 있다.
Figure 112009068441703-PAT00001
여기서, a는 차량의 가속도이고, m은 차량의 질량을 의미한다. 또한, 차량의 추진력은 차량의 엔진에서 차량의 바퀴에 전달되는 힘이고, 차량의 운동마찰력은 차량이 운행중일 때 타이어와 도로 사이의 마찰력으로 인해 발생하는 차량 운행 방향과는 반대로 작용하는 힘을 의미한다.
그리고, 차량의 운동마찰력은 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112009068441703-PAT00002
여기서,
Figure 112009068441703-PAT00003
는 운동마찰계수이고,
Figure 112009068441703-PAT00004
은 차량에 대한 항력,
Figure 112009068441703-PAT00005
는 중력 가속도를 의미한다. 이 때, 수학식 2를 수학식 1에 적용하면, 차량의 가속도는 하기 수학식 3으로 결정된다.
Figure 112009068441703-PAT00006
수학식 3을 참고하면, 차량을 신속하게 정지하기 위해 추진력을 0으로 하거 나, 운동마찰계수를 최대화하면 된다. 이 때, 추진력이 0인 경우, 차량의 가속도는 수학식 4와 같이 결정된다.
Figure 112009068441703-PAT00007
이때 운동마찰계수인
Figure 112009068441703-PAT00008
는 차량의 속도, 도로의 표면상태, 타이어의 상태에 따라 변하는 변수이다.
그리고, 속도 v로 운행중인 자동차에 가속도 a가 작용할 때, 차량이 정지 할 때까지 걸리는 시간은 차량의 속도가 0이 될 때까지 걸리는 시간이다. 차량이 정지할 때까지의 시간은 하기 수학식 5와 같이 결정된다.
Figure 112009068441703-PAT00009
여기서, t는 v 속도로 운행중인 차량이 정지하는 데 걸리는 최단시간을 의미하며최단시간을 통해 최단정지거리 산출부(101)는 최단 시간을 통해 차량의 최단정지거리를 산출할 수 있다.
최단정지거리 산출부(101)는 하기 수학식 6에 따라 최단정지거리를 산출할 수 있다.
Figure 112009068441703-PAT00010
위 식에서 v는 차량의 속도계(106)에서 추출하고, g는 중력가속도 상수이다. 그리고, 운동마찰계수
Figure 112009068441703-PAT00011
는 수학식 3에 따라 차량의 속도 변화와 이동 거리, 이동하는 데 걸리는 시간을 1초에 200회 정도 측정하여 결정할 수 있다. 그리고, 강우/강설 센서 시스템(105)가 존재하는 경우, 강우량 또는 강설량을 차량의 속도와 도로상태에 따른 운동마찰계수에 반영하여 사용할 수 있다.
충돌위험도 산출부(102)는 최단정지거리에 따라 보행자에 대한 충돌위험도를 산출할 수 있다. 이 때, 충돌위험도 산출부(102)는 주변의 여러 시스템들과 데이터를 주고 받으면서, 실시간으로 보행자에 대한 충돌위험도를 산출할 수 있다. 여기서, 충돌위험도 산출부(102)는 충돌위험도 레벨을 다단계로 미리 설정하여 내부 저장 장치에 저장할 수 있다.
충돌위험도 산출부(102)는 최단정지거리 산출부(101)로부터 산출된 최단정지거리와 차량 속도계(106)를 통한 차량의 현재 속도, 초음파 센서 시스템(111), 적외선 카메라 기반 시스템(108), RADER(Radio detection and ranging) 기반 시스템(109), LADER(Laser detection and ranging) 기반 시스템(110)에서 도출된 보행자와 차량과의 상대 속도, 차량의 이동 방향, 보행자와 차량과의 거리를 이용하여 충돌위험도를 산출할 수 있다.
충돌위험도 산출부(102)는 장애물과의 거리를 이용하여 하기 수학식 7에 따라 충돌위험도를 산출할 수 있다.
Figure 112009068441703-PAT00012
상기 수학식 7은 예시이고, 충돌위험도를 표시하는 구간의 개수는 조절 가능하다.
이 때, 보행자가 근거리에 있는 경우, 충돌위험도 산출부(102)는 초음파 센서 시스템(111)으로부터 차량과 보행자와의 상대 속도, 차량의 이동 방향 또는 보행자와 차량과의 거리를 수집할 수 있다. 그리고, 보행자가 원거리에 있는 경우, 충돌위험도 산출부(102)는 적외선 카메라 기반 시스템(108), RADER 기반 시스템(109) 또는 LADER 기반 시스템(110) 중 적어도 하나로부터 차량과 보행자와의 상대 속도, 차량의 이동 방향 또는 보행자와 차량과의 거리를 수집할 수 있다. 만약, 중거리의 경우, 초음파 센서 시스템(111), 적외선 카메라 기반 시스템(108), RADER 기반 시스템(109) 또는 LADER 기반 시스템(110)이 측정한 데이터를 이용하거나 하나의 시스템에서 측정한 데이터를 이용할 수 있다.
또한, 충돌위험도 산출부(102)는 충돌위험도에 따라 브레이크 시스템(103), 가속 시스템(104), ACC 시스템(107), 경보 시스템(112) 또는 외부 에어백 시스템(114)를 제어할 수 있다.
충돌위험도 산출부(102)는 하나의 CPU 또는 복수의 CPU로 구성될 수 있다. 복수의 CPU로 구성되는 경우, 충돌위험도 산출부(102)는 독립적인 기능(충돌위험도 산출, ACC 시스템 제어, 주변 시스템 제어)을 하나씩 처리할 수 있으며, 하나의 CPU보다 연산 능력이 떨어지는 CPU를 사용할 수 있다.
차량에 대해 주행중 전방에 보행자가 나타나거나, 전방에 위치한 차량이 급격히 속도를 줄이는 경우, 충돌위험도가 짧은 시간 내에 급격히 증가할 수 있다. 이 때, 차량은 ACC 시스템(107)을 통해 정해진 속도로 주행할 수 있다. 그러면, 충돌위험도 산출부(102)는 경보 시스템(112)를 통해 차량 내부에 있는 운전자 또는 차량 외부에 있는 보행자에게 경보할 수 있다. 여기서, 충돌위험도 산출부(102)는 산출한 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 경보 시스템(112)를 통해 운전자 또는 보행자에게 경보할 수 있다.
그리고, 충돌위험도 산출부(102)는 브레이크 시스템(103)을 통해 차량의 속도를 줄일 수 있다. 이 후, 차량의 속도가 줄어들어 충돌위험도가 낮아지면, 충돌위험도 산출부(102)는 브레이크를 해제하고, 가속 시스템(104)을 통해 차량을 가속할 수 있다. 이 때, ACC 시스템(107)을 통해 차량이 정해진 속도로 주행하고 있는 경우, 충돌위험도 산출부(102)는 가속 시스템(104)을 통해 정해진 속도로 주행할 때까지 가속할 수 있다.
또한, 브레이크 시스템(103)을 통해 브레이크를 적용하여 차량의 속도를 줄이더라도, 충돌위험도가 상승하는 경우, 충돌위험도 산출부(102)는 경보 시스템(112)을 통해 운전자와 차량 외부에 동시에 강하게 경보할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 차량과 보행자 간의 충돌을 피할 수 없는 경우, 충돌위험도 산출부(102)는 차량과 보행자가 충돌하기 직전에 외부 에어백 시스템(114)를 작동시켜 보행자의 1차 상해와 2차 상해를 경감시킬 수 있다. 이 때, 충돌위험도 산출부(102)는 생체 인식 시스템(113)을 통해 출력된 보행자를 통해 차량과 보행자 간의 충돌이 발생할 가능성이 높다는 것을 판단할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 카메라 기반 시스템을 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 적외선 카메라 기반 시스템(108)은 적외선 카메라(201, 202), 적외선 광원(203), 영상 캡쳐부(204) 및 영상 신호 처리부(205)를 포함할 수 있다. 앞서 설명하였듯이, 적외선 카메라 기반 시스템(108)은 차량과 보행자와의 상대 속도, 이동 방향 또는 상기 보행자와의 거리를 실시간으로 측정할 수 있다.
적외선 카메라 1(201)과 적외선 카메라 2(202)는 차량의 전면 좌우에 1대씩 설치될 수 있다. 또는 적외선 카메라 1(201)만 차량 전면의 중앙에 설치될 수 있다. 적외선 카메라 1(201)과 적외선 카메라 2(202)가 각각 수집한 영상은 영상 캡쳐부(204)가 실시간으로 캡쳐할 수 있다. 그러면, 영상 신호 처리부(205)는 캡쳐된 영상이 전달되면, 차량 속도계(106)의 차량 속도와 이동 거리 정보 및 캡쳐된 영상을 저장한 후 디지털 신호 처리할 수 있다. 그러면, 영상 신호 처리부(205)는 차량 전면에 위치한 장애물(차량, 물체, 보행자 등)과 차량과의 상대속도, 장애물의 이동 방향, 보행자와의 거리를 계산하여 충돌위험도 산출부(102)에 전달할 수 있다. 이 때, 차량 전면에 위치한 장애물은 차량으로부터 1m에서 약 300m까지의 거리에 위치할 수 있다. 차량 전면에 위치한 장애물과 차량과의 상대속도, 장애물의 이동 방향, 보행자와의 거리는 장애물과의 충돌 위험도를 산출하기 위해 이용될 수 있다.
적외선 카메라(201, 202)에 입력되는 외부 적외선의 광량이 미리 설정한 광량보다 작은 경우, 적외선 카메라 기반 시스템(108)은 적외선 광원(203)을 작동시킬 수 있다. 적외선 광원(203)은 적외선이 장애물에서 반사되어 적외선 카메라(201, 202)로 유입되는 적외선의 광량을 강하게 만든다. 적외선 카메라 기반 시스템(108)은 비교적 원거리에 위치한 장애물에 대한 상대속도, 이동방향, 거리를 실시간으로 산출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서 시스템을 도시한 도면이다.
도 3을 참고하면, 초음파 센서 시스템(111)은 초음파 센서(301, 302, 303), 초음파 센서 제어 장치(304) 및 초음파 신호 처리부(305)를 포함할 수 있다. 앞서 설명하였듯이, 초음파 센서 시스템(111)은 차량과 장애물과의 상대 속도, 이동 방향 또는 상기 장애물과의 거리를 실시간으로 측정할 수 있다.
초음파 센서(301, 302, 303)는 각각 초음파 송신부와 초음파 수신부로 구성될 수 있다. 초음파 송신부에서 방사된 초음파는 장애물에 부딪혀서 반사되고, 반사된 초음파는 초음파 수신부에서 수신할 수 있다. 초음파 센서 제어 장치(304)는 초음파 수신부에서 수신한 초음파가 반사될 때까지 걸리는 시간을 측정하여 차량과 장애물까지의 거리를 산출할 수 있다. 초음파 신호 처리부(305)는 다수의 초음파 센서(301, 302, 303)로부터 도출된 정보와 차량 속도계(106)의 차량 속도 정보를 이용하여 차량과 장애물과의 상대 속도, 이동 방향 또는 상기 장애물과의 거리를 산출하고, 이를 충돌위험도 산출부(102)에 전달할 수 있다.
초음파 센서 시스템(111)은 차량이 저속으로 주행 중일 때, 차량 전후, 좌우의 장애물을 센싱하여 차량과 장애물과의 상대 속도, 이동 방향 또는 상기 장애물과의 거리를 산출할 수 있다. 초음파 센서 시스템(110)은 차량에서 비교적 근거리(약 5m 이내)의 장애물에 대해 상대 속도, 이동 방향 또는 거리를 산출할 수 있다. 초음파 센서 시스템(110)은 차량이 저속으로 직진, 후진, 우회전, 좌회전을 할 경우, 근거리에 위치한 장애물을 발견하여 미리 위험을 경보하고, 차량을 정지시키는 데 활용할 수 있다. 종래의 초음파를 이용한 차량 경보 장치는 단순히 물체와 차량간의 위치만을 측정하여 영상 또는 음성으로 표시하지만, 초음파 센서 시스템(110)은 장애물과의 상대속도, 이동방향, 거리를 실시간으로 계산하여 실시간으로 충돌위험도 산출부(102)를 통해 충돌위험도를 산출하는 점에서 차이가 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 보행자용 외부 에어백 시스템을 도시한 도면이다.
외부 에어백 시스템(114)은 보행자 보호용 에어백 제어 장치(401), 차량 전방 범퍼부 외부에어백 전개 장치(402), 차량 전방 후드부 외부에어백 전개 장치(403), 차량 후방 범퍼부 외부에어백 전개 장치(404), 차량 후방 트렁크부 외부에어백 전개 장치(405), 차량 전방 범퍼부 외부 에어백(406), 차량 전방 후드부 외부에어백(407), 차량 후방 범퍼부 외부 에어백 (408) 및 차량 후방 트렁크부 외부에어백(409)을 포함할 수 있다.
충돌위험도 산출부(102)는 실시간으로 산출한 충돌위험도를 보행자 보호용 에어백 제어 장치(401)에 전달할 수 있다. 또한, 차량이 충돌위험도에 따라 경보, 속도 감소 및 자동 정지의 기능을 수행했음에도 불구하고, 보행자와의 충돌을 피할 수 없는 경우, 충돌위험도 산출부(102)는 충돌 직전에 에어백 전개 신호를 보행자 보호용 에어백 제어 장치(401)에 전달할 수 있다. 충돌위험도 산출부(102)는 에어백 전개를 위해 충돌위험도와 에어백 전개신호를 보행자 보호용 에어백 제어 장치(401)에 동시에 전달함으로써 신호의 오류에 의하여 에어백이 전개하여 작동하는 것을 방지할 수 있다. 다른 실시예로, 보행자 보호용 에어백 제어 장치(401)는 에어백 전개를 위해 에어백 전개 신호만 수신할 수도 있다.
보행자 에어백 제어 장치(401)는 실시간 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하고, 생체 인식 시스템(113)을 통해 보행자를 인식한 경우, 에어백을 전개할 수 있다.
차량 전방 범퍼부 외부에어백 전개장치(402)는 차량전방범퍼부 외부에어백(406)을 전개하는 역할을 수행하고, 차량 전방 후드부 외부에어백 전개장치(403)는 차량 전방 후드부 외부에어백(407)을 전개하는 역할을 수행할 수 있다. 그리고, 차량 후방 범퍼부 외부에어백 전개장치(404)는 차량 후방범퍼부 외부에어백(408)을 전개하는 역할을 수행하고, 차량 후방 후드부 외부에어백 전개장치(405)는 차량 후방 후드부 외부에어백(409)을 전개하는 역할을 수행할 수 있다.
충돌위험도 산출부(102)는 차량과 보행자 간에 충돌을 피할 수 없다고 판단하면 외부 에어백 시스템(114)을 통해 외부 에어백을 전개할 수 있다. 그러면, 외 부 에어백을 통해 보행자는 1차 상해와 2차 상해를 동시에 경감되어, 심각한 부상을 방지할 수 있다. 특히, 외부 에어백 시스템(114)는 생체 인식 시스템(113)을 통해 장애물이 물체가 아닌 보행자인 경우에만 에어백을 전개함으로써, 불필요한 에어백의 전개를 막아 사고시 차량 수리비를 절약할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 경보 시스템을 도시한 도면이다.
도 5를 참고하면, 경보 시스템(112)는 차량용 내외부 충돌위험도 경보 장치(501), 차량 내부 경보 장치 1(502), 차량 내부 경보장치 2(503) 및 차량 외부 경보 장치 1(504) 및 차량 외부 경보 장치 2(505)를 포함할 수 있다.
차량용 내외부 충돌위험도 경보 장치(501)는 충돌위험도 산출부(102)로부터 실시간으로 충돌위험도를 수신할 수 있다. 만약, 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 차량용 내외부 충돌위험도 경보 장치(501)는 차량 내부 경보 장치 1(502), 차량 내부 경보장치 2(503) 및 차량 외부 경보 장치 1(504) 및 차량 외부 경보 장치 2(505)를 통해 운전자 또는 보행자에게 경보할 수 있다. 도 5에서는, 경보 장치를 4개만 도시하였으나, 실질적으로 개수의 제한은 없다. 경보 시스템(112)는 생체 인식 시스템(113)을 통해 차량의 전방에 위치한 장애물이 보행자인지 여부를 판단할 수 있다.
차량 내부 경보 장치 1(502), 차량 내부 경보장치 2(503) 및 차량 외부 경보 장치 1(504) 및 차량 외부 경보 장치 2(505)는 액정을 통하여 장애물과의 거리를 실시간으로 표시하는 장치, 차량내부의 운전자에게 위험을 경고하기 위한 다양한 디스플레이 장치, 운전자용 진동장치, 차량외부용 디스플레이 장치, 경적장치 등을 포함할 수 있다.
경보 시스템(112)은 충돌위험도 산출부(102)에서 실시간으로 전달되는 충돌위험도와 위험의 방향, 장애물과의 거리 등에 따라 적절한 경보장치(소리, 진동, 빛)를 선택하고, 운전자와 보행자 등에게 동시에 충돌을 경고하여 사고를 예방할 수 있다.
경보 시스템(112)은 충돌위험도에 따라 경고의 정도를 차별할 수 있다. 즉, 경보를 발생하는 방식이 음성일 경우, 경보 시스템(112)은 경보음을 발생하는 주기를 장애물과의 거리가 가까울수록 더 짧게 할 수 있다. 경보를 발생하는 방식이 영상일 경우, 경보 시스템(112)은 차량과의 거리를 그래픽으로 표시할 수 있다. 그리고, 경보를 발생하는 방식이 진동인 경우, 경보 시스템(112)은 장애물과의 거리가 가까울수록 진동의 강도를 강하게 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 ACC 시스템을 위한 브레이크 시스템 및 가속 시스템을 도시한 도면이다.
도 6을 참고하면, ACC(Automatic Cruise Control: 자동정속주행) 시스템(107)을 통해 미리 차량의 속도를 설정하면, 차량은 설정된 속도에 따라 주행할 수 있다. 이 때, 충돌위험도 산출부(102)가 실시간으로 충돌위험도를 산출하고, 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 브레이크 시스템(103)을 통해 차량의 속도를 줄이거나 정지시킬 수 있다. 그 후, 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하지 않더라도, 차량은 운전자가 가속 페달을 밟은 경우에만 속도가 증가하고 자동으로 증가하지 않는다.
만약, 차량이 ACC 시스템(107)을 통해 설정된 속도에 따라 주행 중에 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 충돌위험도 산출부(102)는 브레이크 시스템(103)을 통해 차량의 속도를 줄이거나 차량을 정지시킬 수 있다. 이 후, 실시간으로 산출한 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하지 않는 경우, 충돌위험도 산출부(102)는 가속 시스템(104)를 통해 차량으로 자동으로 가속시켜 ACC 시스템(107)을 통해 설정된 속도에 맞추어 주행되도록 한다. 이 때, 차량의 속도는 차량 속도계(106)를 통해 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 RADER 기반 시스템을 도시한 도면이다.
도 7을 참고하면, RADER 기반 시스템(109)은 RADER 송수신 시스템(701), 영상 캡쳐부(702), 영상 처리부(703)를 포함할 수 있다.
RADER 송수신 시스템(701)은 레이더를 장애물을 향해 송신하고, 장애물에 의해 반사된 레이더를 수신할 수 있다. 영상 캡쳐부(702)는 RADER 송수신 시스템(701)이 레이더 전파의 송수신을 통해 구성한 영상을 캡쳐할 수 있다. 영상 처리부(703)는 차량 속도계(106)에서 도출된 차량의 속도 및 이동 거리를 이용하여 장애물과 차량과의 상대속도, 차량의 이동 방향, 차량과 장애물과의 거리를 계산할 수 있다. 충돌위험도 산출부(102)는 영상 처리부(703)의 처리 결과를 이용하여 실시간으로 충돌위험도를 산출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 LADER 기반 시스템을 도시한 도면이다.
도 8을 참고하면, LADER 기반 시스템(109)은 LADER 송수신 시스템(801), 영상 캡쳐부(802), 영상 및 LADER 신호 처리부(803)를 포함할 수 있다.
LADER 송수신 시스템(801)은 레이더를 장애물을 향해 송신하고, 장애물에 의해 반사된 레이더를 수신할 수 있다. 영상 캡쳐부(802)는 LADER 송수신 시스템(801)이 레이저의 송수신을 통해 구성한 영상을 캡쳐할 수 있다. 영상 및 LADER 신호 처리부(803)는 차량 속도계(106)에서 도출된 차량의 속도 및 이동 거리를 이용하여 장애물과 차량과의 상대속도, 차량의 이동 방향, 차량과 장애물과의 거리를 계산할 수 있다. 충돌위험도 산출부(102)는 영상 및 LADER 신호 처리부(803)의 처리 결과를 이용하여 실시간으로 충돌위험도를 산출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 생체인식 시스템을 도시한 도면이다.
도 9를 참고하면, 생체인식 시스템(113)은 적외선 센서 시스템(901) 및 적외선 신호처리 시스템(902)를 포함할 수 있다.
적외선 센서 시스템(901)는 차량의 근거리에 접근하는 장애물의 적외선을 센싱할 수 있다. 적외선 신호 처리 시스템(902)는 적외선 센서 시스템(901)이 센싱한 적외선이 일정 수준이상의 적외선인 경우, 장애물을 생체로 인식하여 생체확인신호를 생성할 수 있다. 그런 후, 생체 인식 시스템(113)은 생체확인신호를 외부 에어백 시스템(114) 및 경보 시스템(112)에 전달할 수 있다. 경보 시스템(114)은 생체확인신호에 따라 운전자에게 음성, 영상 등으로 경보할 수 있으며, 외부 에어백 시스템(114)은 외부 에어백을 작동시켜 전개할 수 있다. 생체 인식 시스템(113)이 필수적인 것은 아니나, 사고시 차량 수리비를 줄이고, 운전자에 대한 충돌 위험경고를 보다 확실하게 전달할 수 있다. 예를 들어, 장애물이 보행자로 판단되면, 경보 시스템(112)은 충돌위험 경보시에 "우측 보행자 주의"라고 경고할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 강우/강설 센싱 시스템을 도시한 도면이다.
도 10을 참고하면, 강우/강설 센싱 시스템(105)은 강우 센서 시스템(1001), 강설 센서 시스템(1002) 및 강우/강설 센서 신호 처리 시스템(1003)을 포함할 수 있다.
강우나 강설시, 강우 센서 시스템(1001) 및 강설 센서 시스템(1002)은 허공에 적외선을 방사하여 빗방울이나 눈에 의해 반사되는 적외선 양을 강우/강설 센서 신호 처리 시스템(1003)에 전달할 수 있다. 그러면, 강우/강설 센서 신호 처리 시스템(1003)은 적외선 양에 따라 현재의 강우량 또는 강설량을 계산하여 최단정지거리 산출부(101)에 전달할 수 있다. 최단정지거리 산출부(101)는 도로의 노면 상태를 반영할 수 있는 강우량 또는 강설량을 최단정지거리를 계산할 때 반영함으로써 최단정지거리의 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 최단정지거리를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
최단정지거리 산출부(101)는 차량 속도와 도로의 노면 상태를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출할 수 있다. 일례로, 차량이 감속하는 경우, 최단정지거리 산출부(101)는 운전자가 브레이크를 밟는 압력을 브레이크 시스템(103)을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 감속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계(106)를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출할 수 있다. 그리고, 차량이 가속하는 경우, 산출 부(101)는 운전자가 가속 폐달을 밟는 압력을 가속 시스템(104)을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 가속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계(106)를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출할 수 있다.
그리고, 최단정지거리를 산출할 때의 날씨가 강우 또는 강설인 경우, 최단정지거리 산출부(101)는 강우/강설 센서 시스템(105)을 통해 측정한 강우량 또는 강설량을 고려하여 최단정지거리를 산출할 수 있다.
도 11에 도시된 브레이크 시스템(103), 가속 시스템(104) 및 강우/강설 시스템(105)이 없어도 최단정지거리를 산출할 수 있으나, 도로 및 차량의 브레이크, 타이어 마모 상태 등의 상태를 정확하게 반영할 수 없어 최단정지거리의 정확도가 감소될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 충돌방지 시스템의 전체 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 적외선 카메라 기반 시스템을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 초음파 센서 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 보행자용 외부 에어백 시스템을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 경보 시스템을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 ACC 시스템을 위한 브레이크 시스템 및 가속 시스템을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 RADER 기반 시스템을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 LADER 기반 시스템을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 생체인식 시스템을 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 강우/강설 센싱 시스템을 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 최단정지거리를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 충돌방지 시스템 101: 최단정지거리 산출부
102: 충돌위험도 산출부 103: 브레이크 시스템
104: 가속 시스템 105: 강우/강설 센싱 시스템
106: 차량 속도계 107: ACC 시스템
108: 적외선 카메라 기반 시스템 109: RADER 기반 시스템
110: LADER 기반 시스템 111: 초음파 센서 시스템
112: 경보 시스템 113: 생체 인식 시스템
114: 외부 에어백 시스템

Claims (20)

  1. 차량 속도와 도로의 노면 상태를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부; 및
    상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌위험도 산출부
    를 포함하는 충돌방지 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최단정지거리 산출부는,
    상기 차량이 감속하는 경우, 운전자가 브레이크를 밟는 압력을 브레이크 시스템을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 감속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출하는 충돌방지 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 최단정지거리 산출부는,
    상기 차량이 가속하는 경우, 운전자가 가속 폐달을 밟는 압력을 가속 시스템을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 가속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출하는 충돌방지 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 최단정지거리 산출부는,
    상기 최단정지거리를 산출할 때의 날씨가 강우 또는 강설인 경우, 강우/강설 센서 시스템을 통해 측정한 강우량 또는 강설량을 고려하여 상기 최단정지거리를 산출하는 충돌방지 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 충돌위험도 산출부는,
    차량 속도계를 통한 차량의 현재 속도, 상기 차량과 장애물과의 상대 속도, 이동 방향 또는 상기 장애물과의 거리 중 적어도 하나를 이용하여 상기 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌방지 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 차량과 장애물과의 상대 속도, 이동 방향 또는 상기 장애물과의 거리는,
    상기 장애물이 근거리에 있는 경우, 초음파 센서 시스템으로부터 수집하고,
    상기 장애물이 원거리에 있는 경우, 적외선 카메라 기반 시스템, RADER(Radio detection and ranging) 기반 시스템 또는 LADER 기반 시스템(Laser detection and ranging) 중 적어도 하나로부터 수집하는 충돌방지 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 충돌위험도 산출부는,
    상기 산출한 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 경보 시스템을 통해 운전자 또는 장애물에게 경보하는 충돌방지 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 충돌위험도 산출부는,
    생체인식 시스템을 통해 장애물과 충돌 직전에 장애물을 인식하는 경우, 에어백 작동 신호를 이용하여 장애물용 외부 에어백 시스템을 작동시키는 충돌방지 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 생체인식 시스템은,
    적외선 센서 시스템을 통해 차량이 주행하는 방향의 전방에 위치한 장애물을 인식하는 충돌방지 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 충돌위험도 산출부는,
    상기 산출한 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 브레이크시스템을 통해 차량의 속도를 줄이고,
    자동정속주행 시스템(Automatic Cruise Control: ACC)을 통해 미리 설정한 속도로 차량이 주행하는 경우, 상기 산출한 충돌위험도가 증가하면 상기 설정한 속도를 브레이크 시스템을 통해 차량의 속도를 줄이는 충돌방지 시스템.
  11. 브레이크 시스템, 가속 시스템 및 차량 속도계를 통해 수신한 데이터를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부; 및
    상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌 위험도를 산출하고, 상기 충돌 위험도를 고려하여 경보 시스템을 통해 경보하거나 또는 외부 에어백 시스템을 작동시키는 충돌위험도 산출부
    를 포함하는 충돌방지 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최단정지거리 산출부는,
    상기 차량이 감속하는 경우, 운전자가 브레이크를 밟는 압력을 브레이크 시스템을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 감속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출하는 충돌방지 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 최단정지거리 산출부는,
    상기 차량이 가속하는 경우, 운전자가 가속 폐달을 밟는 압력을 가속 시스템 을 통해 측정하고 상기 압력에 따라 가속한 속도 및 이동 거리를 차량 속도계를 통해 측정하여 최단정지거리를 산출하는 충돌방지 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 최단정지거리 산출부는,
    상기 최단정지거리를 산출할 때의 날씨가 강우 또는 강설인 경우, 강우/강설 센서 시스템을 통해 측정한 강우량 또는 강설량을 고려하여 상기 최단정지거리를 산출하는 충돌방지 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 강우/강설 센서 시스템은,
    적외선을 허공으로 방사하여 반사되는 적외선의 양을 이용하여 강우량 또는 강설량을 측정하는 충돌방지 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 충돌위험도 산출부는,
    상기 산출된 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 경보 시스템을 통해 운행자 또는 장애물에게 경보하는 충돌방지 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 충돌위험도 산출부는,
    상기 산출된 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 에어백 작동 신호를 이용하여 장애물용 외부 에어백 시스템을 작동시키는 충돌방지 시스템.
  18. 운전자가 브레이크를 밟는 압력을 측정하는 브레이크 시스템; 상기 운전자가 가속 폐달을 밟는 압력을 측정하는 가속 시스템; 및 상기 브레이크를 밟는 압력에 따라 감속한 속도, 상기 가속 폐달을 밟는 압력에 따라 가속한 속도 및 차량의 이동거리를 측정하는 차량 속도계로부터 수신한 데이터를 이용하여 상기 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부; 및
    상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌위험도 산출부
    를 포함하는 충돌방지 시스템.
  19. 차량 속도와 도로의 노면 상태를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부; 및
    상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌위험도 산출부
    를 포함하고,
    상기 충돌위험도 산출부는,
    차량 속도계를 통한 차량의 현재 속도와 초음파 센서 시스템, 적외선 카메라 기반 시스템, RADER 기반 시스템 또는 LADER 기반 시스템 중 적어도 하나로부터 수집한 장애물의 상대 속도, 이동 방향 또는 상기 장애물과의 거리를 이용하여 충돌위험도를 산출하는 충돌방지 시스템.
  20. 차량 속도와 도로의 노면 상태를 이용하여 차량의 최단정지거리를 산출하는 최단정지거리 산출부; 및
    상기 최단정지거리에 따라 장애물에 대한 충돌위험도를 산출하는 충돌위험도 산출부
    를 포함하고,
    상기 충돌위험도 산출부는,
    상기 산출한 충돌위험도가 미리 설정한 충돌위험도를 초과하는 경우, 경보 시스템을 통해 운전자 또는 장애물에게 경보하거나 또는 생체인식 시스템을 통해 장애물과 충돌 직전에 장애물을 인식하여 장애물용 외부 에어백 시스템을 작동시키는 충돌방지 시스템.
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